Raske radioblink brukt til å måle kosmisk stoffdistribusjon for første gang

Et team av astronomer har for første gang vist at raske radioblink (FRB-er) — intense, millisekundlange glimt av radiolys fra verdensrommet — direkte kan måle hvordan eksplosive prosesser inne i galakser jevner ut fordelingen av materie i omgivelsene. Dette er et funn som kan forbedre noen av de viktigste målingene innen kosmologi.

Skiller feedback fra fundamental fysikk

Studien, som ble publisert tirsdag i Nature Astronomy, brukte et utvalg av 109 raske radioblink med kjente avstander og dispersjonsmål for å kvantifisere hvordan astrofysisk feedback — energi tilført av supermassive sorte hull og eksploderende stjerner — undertrykker klyngedannelsen av vanlig materie på skalaer som er relevante for kosmologiske undersøkelser. Arbeidet ble ledet av Kritti Sharma, en doktorgradsstudent ved Caltech, sammen med Vikram Ravi, professor i astronomi ved Caltech, og Elisabeth Krause, professor ved University of Arizona.caltech+2

Når FRB-signaler reiser milliarder av lysår for å nå jorden, passerer de gjennom gass som sprer radiobølgene i forhold til mengden materie langs banen. Denne spredningen gjør FRB-er til naturlige sonder for hvordan baryonisk materie — stoffet som stjerner, planeter og mennesker består av — er fordelt i universet.caltech

Det sentrale problemet teamet tok tak i, er at feedback fra galakser omfordeler gass over enorme avstander og jevner ut materieklumper "på en måte som ser forbløffende lik ut som det massive nøytrinoer gjør, eller det teorier om mørk energi eller mørk materie forutsier," sa Ravi. Med mindre forskere uavhengig kan måle dette feedback-bidraget, kan de ikke skille det fra de kosmologiske signalene de leter etter.caltech

Konkurransedyktige begrensninger fra et lite utvalg

Studien fant at FRB-data reduserte usikkerheten i feedback-målinger på visse romlige skalaer med en faktor på omtrent åtte sammenlignet med tidligere antagelser, noe som gir begrensninger som er konkurransedyktige med de fra røntgen- og mikrobølgeundersøkelser som eROSITA-teleskopet og det tidligere Atacama Cosmology Telescope. En sammenligning med hydrodynamiske simuleringer ekskluderte ekstreme feedback-scenarioer i stor skala med omtrent to-sigma konfidens.arxiv+1

"Dette er fantastisk med tanke på at vi bare hadde rundt 100 FRB-er i utvalget vårt. Det er bare begynnelsen," sa Krause.caltech

Et større teleskop i horisonten

Det planlagte Deep Synoptic Array (DSA), et radioteleskop med 1650 antenner som skal bygges i en avsidesliggende dal i Nevada innen 2029, forventes å oppdage titusenvis av FRB-er, noe som vil øke den statistiske styrken til denne teknikken betraktelig. Data fra DSA, finansiert av Schmidt Sciences, vil utfylle store kosmologieksperimenter, inkludert den europeiske Euclid-misjonen, Dark Energy Spectroscopic Instrument, Vera Rubin Observatory og NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope.deepsynoptic+1

"DSA vil endre spillereglene for feltet," sa Ravi.caltech